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研究人员成功制备新型高性能纤维
2010年49期 发行日期:2010-12-22
作者:晓宇
研究人员成功制备新型高性能纤维
  美国西北大学的研究人员已通过纳米工程成功制备了一种新纤维,其强度甚至超过凯芙拉(Kevlar)纤维。
  该研究小组称,旨在研发新一代的纤维,既具有卓越的强度性能,又具有优异的韧性。纤维生产过程中一个很
大的问题在于其强度与韧性不可兼得。但这种新型纤维既具有很好的延展性又有良好的韧性。它在断裂之前能够吸
收并耗散大量的能量。同时,在这一过程中纤维材料的强度始终保持在一个很高的水平。正是因为如此优异的性能,
这些纤维可广泛地应用于国防和航空航天领域。该研究团队还获得了美国陆军办公室750万美元的拨款进行破坏性
纤维的研究。所谓“破坏性纤维”,它可用于制造防弹背心、降落伞等,它的复合材料可用于生产汽车、飞机、卫
星等。
  研究人员选择碳纳米管为原料制备这种纤维,它由圆柱状的碳分子构成,是自然界强度最高的材料之一。当碳
纳米管束在一起时,它们的强度反而下降,这是由于碳纳米管彼此间开始横向滑移造成的。研究人员采用MER公司
的CVD反应器,把聚合物加入到碳纳米管中使两者结合,最后纺纱制得纤维。然后,研究人员采用原位SEM技术测
试了材料的强度和断裂速率。所谓“原位SEM技术”在最近几年才使用,就是在电子束扫描下,采用一台精准的显
微镜观察材料的变形。采用这种技术,研究人员可以得到材料在变形或断裂时候的高分辨图像,同时还可以研究各
种不同尺寸的材料。这种技术既可测试单纯的碳纳米管束,也可测试碳纳米管束和纤维形成的整体。
  该研究小组目前正在探求新的技术,采用高能电子辐射将碳纳米管束进行共价交联,更好地实现其相互间作用,
以期进一步提高纤维的性能。(晓宇)
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